梅山湾流域主要入湾河流水质评价

楼巧婷，郑美玲，毛硕乾，林忠洲

（1.宁波海洋研究院，浙江宁波 315832；2.宁波市生态环境局北仑分局，浙江宁波 3 158322）

近年来，随着海洋经济的快速发展，人类活动通过近岸河流向海洋排放了大量的污染物，尤其是氮、磷污染物。近岸流域氮、磷元素向海域的不断输送引起近岸海域营养物质不断增加，从而导致海洋水域富营养化程度不断严重，极易爆发赤潮。国内外研究表明，陆源河流输入是营养盐输入的主要来源。Huang等的研究发现，河口输入的氮、磷营养盐是深圳湾水体营养盐的重要来源。因此，开展对流域河流的水体污染和富营养化研究，有助于促进了解陆源污染对于海湾的影响，对海洋生产安全具有重要指导意义。

梅山湾位于浙江省宁波市北仑区。其为南北纵长11.5km，面积约7.25km2的人工封闭海域。梅山湾两侧设有多个闸门，沿岸有生产及生活污水不断排入。自2018年年初起，梅山湾多次爆发赤潮，严重干扰了周围人民的生产生活，造成地方经济较大损失。基于此，本文在2016年9月至2017年8月针对梅山湾入湾河口15条河流开展逐月采样，分析水体中pH、溶解氧及无机磷、无机氮等的空间分布特征，并选用单因子和综合污染指数法对梅山湾入湾河流水质进行评价，旨在为进一步完善梅山湾海域及流域综合治理提供基础数据和一定的科学支撑。

1 材料与方法

1.1 样品采集及现场测定

于2016 年9 月至2017 年8 月逐月对梅山湾入湾河流闸门口水体进行采样，采样点如图1所示。入湾河口设15个站位，分别为梅山片区8个站位（MS01-MS08）、上阳片区6个站位（SY01-SY06）、及春晓片区1个站位（CX01）。对于河流水体样品，采用2.5L采水器采集后装入聚乙烯塑料瓶，当日带回实验室后立即用0.45μm 滤膜抽滤，并在-20℃环境下储存。对于现场水质参数，使用HORIBA水质仪测定水温度、pH、盐度等常规水质参数。

图1 梅山湾入湾河流采样站位

1.2 样品处理和分析

在实验室条件下对水体样品进行分析，检测方法参照国家908项目的《海洋化学调查技术规程》和《海洋监测规范》进行，悬浮物浓度用称量法测定，硝氮（NO3--N）采用锌铬还原比色法，亚硝氮（NO2--N）采用萘乙二胺分光光度法，氨氮（NH4+-N）采用次溴酸盐氧化法，硅酸盐（SiO32--Si）用硅钼黄法，活性磷酸盐（PO43--P）用磷钼蓝法，叶绿素a（chla）用丙酮萃取荧光分光光度法测定。

1.3 评价方法

1.3.1 单因子评价法和综合污染指数法

在我国水质监测公报中普遍采用单因子评价法评价水体综合水质。评价标准结合参考《地表水环境质量标准》和《海水质量标准》。

综合污染指数法可以判定水体受污染程度，该方法应用的前提是认为各参评因子对水质的贡献基本相同，且方法的比较必须在同一类别标准上进行。

单项污染指数计算公式为：

其中Ci为污染物实测浓度（mg/L）；Si为相应类别标准值（mg/L）。

综合污染指数计算公式为：

其中，Pi为第i项单项污染指数；n为参评个数。最终根据评价结果水质进行分级。

1.3.2 数据分析与制图

本研究所用相关图形均使用Origin 8.0 及ArcGIS10.2 等专业软件进行绘制。实验数据通过Excel2010 和SPSS 19.0 软件进行处理和相关统计学分析。

2 结果与讨论

2.1 梅山湾入湾河流水质参数空间分布特征

2.1.1 入湾河流全年站位间差异

梅山湾入湾河流闸门口全年水深为0.1～2.6m，其中梅山北排闸MS08水深最深。透明度为0.1～1.7m，透明度较高的也为梅山片区北闸MS07 和北排闸MS08。悬浮颗粒物平均浓度为38.7mg/L，范围为3.4～286.6mg/L，全年最大平均值出现在MS06站位，方差分析显示站位间存在显著性差异（p＜0.05）。pH全年平均值为8.3，站位间存在显著性差异（p＜0.01），全年平均值最大站位为MS08。各站位盐度在0.1～27.4，其中MS01 站位盐度明显高于其他站位。各站位全年平均溶解氧浓度为7.9mg/L，各站位间差异不大。平均叶绿素a 浓度为22.5μg/L，范围变化较大，从0.7μg/L 到233.4μg/L，其中SY06 站位的叶绿素a 变动幅度最大，最大和最小值均在SY06站位出现。总结而言，梅山湾入湾河流中，北排闸MS08相对水体质量较好，水体较为清澈，上阳马盘碶SY01水体质量变化较大。

营养盐的监测结果中，各站位全年总无机氮浓度变化较大，为0.01～5.00mg/L，全年最大值出现在2017年1月SY04站位，全年最小值出现在2017年6月MS05站位，方差分析表明各站位间存在显著性差异（p＜0.01）。各站位全年监测结果表明，NO3--N 是总无机氮的主要部分，占总无机氮的80%左右，范围在0～4.85mg/L，全年最大值也出现在2017 年1 月SY04 站位。各站位全年平均NO2--N 浓度为0.04mg/L，浓度范围为0～0.32mg/L，全年平均最大值出现在MS04 站位，各站位间存在显著性差异。NH4+-N 浓度普遍较低，平均浓度为0.04mg/L，站位间差异不明显。SiO32--Si 平均浓度为3.30mg/L，范围变化较大，为0.02～7.85mg/L，全年最大和全年平均最大值均为SY03站位，各站位间存在显著性差异（p＜0.01）。PO43--P 浓度为0～0.34mg/L，平均浓度为0.06mg/L，全年平均最大值为SY02站位，各站位间存在显著性差异（p＜0.01）。

2.1.2 入湾河流水质片区差异

不同片区全年平均水质参数变化结果显示，温度和pH 在各片区差异不明显，水深、透明度呈现梅山片区高于春晓片区高于上阳片区。悬浮颗粒物在上阳和春晓片区相近，均大于梅山片区。溶解氧在各片区呈现春晓片区高于上阳片区和梅山片区。叶绿素a 浓度在梅山和春晓片区相近，均小于上阳片区。营养盐参数中，无机氮、NO3--N 均呈现为上阳片区高于春晓片区和梅山片区。梅山和春晓片区的NO2--N 浓度相近，均小于上阳片区。三个片区的NH4+-N 浓度相近。SiO32--Si 浓度在各片区从大到小依次为春晓片区高于上阳片区高于梅山片区。PO43--P 浓度呈现上阳片区高于梅山片区和春晓片区。

2.1.3 入湾河流水质各片区季度变化

对2016 年9 月 到2017 年8 月，累积12 个月四个季度各片区的平均结果分析，各片区水体温度、叶绿素a 浓度均呈现冬季最低，后逐渐上升。盐度在上阳片区和梅山片区均呈现先下降后上升，春季最低，明月湖片区则在夏季下降。溶解氧在各片区均呈现为冬季最高。水深和透明度在上阳和梅山片区季节变化不大，而明月湖片区则逐渐下降。梅山和上阳片区pH均逐渐上身，春季最大，后下降，而明月湖片区则表现为秋、冬、春三季变化不大，夏季升高。悬浮颗粒物浓度在梅山和上阳片区季节变化不大，在明月湖片区波动较大，冬季最小，春季最大。

营养盐中，梅山和上阳片区的总无机氮、NO3--N在冬季最大，后逐渐减小，明月湖片区则在调查期间逐渐增大，春季最大，后减小。NO2--N 和NH4+-N 浓度在上阳片区和梅山片区逐渐减小。在明月湖片区NO2--N 浓度波动变化，冬季最小；NH4+-N 浓度逐渐增大，春季最大，后减小。SiO32--Si 浓度在三个片区均呈现冬季最小后逐渐增大。PO43--P 浓度在梅山片区逐渐减小，在上阳片区春季最小，明月湖片区则为冬季最大，后逐渐减小。

2.2 入湾河流水质环境质量状况评价

2.2.1 梅山湾入湾河流单因子评价

本调查水体为河流闸门口内水域，结合参考《地表水环境质量标准》和《海水质量标准》，将测定的各项环境因子分别与上述两种水质标准进行比较。地表水环境质量标准涉及溶解氧、NH4+-N 两个指标，海水质量标准涉及pH、总无机氮、PO43--P、水体悬浮颗粒物浓度四个指标。对各站位全年平均值进行单因子评价。结果得出，各条河流溶解氧、氨氮浓度基本处于Ⅱ类水质及以上，但pH 对应水质类别处于II类和Ⅲ类，悬浮颗粒物浓度处于Ⅲ类水质，总无机氮和活性磷酸盐基本处于劣Ⅳ类水质。因此按照单因子评价法，各河流水质按照水质最差指标确定，主要影响因素为总无机氮，其次为活性磷酸盐。综合计算可以得出，梅山湾入湾河流基本为劣Ⅳ类水体。其中上阳片区主要污染物为总无机氮和活性磷酸盐。春晓和梅山片区则以总无机氮污染为主，活性磷酸盐污染次之。

2.2.2 梅山湾入湾河流综合污染指数评价

选取《地表水环境质量标准》和《海水质量标准》Ⅱ类水质标准，选取悬浮颗粒物浓度、溶解氧、总无机氮、NH4+-N、PO43--P 五个指标，运用综合污染指数法对全年12个月15个站位累计180个站位监测值进行综合污染指数计算。计算得出，梅山湾入湾河流污染程度较为严重，其中严重污染累计达到77次，重污染56站次，中度污染56站次，轻度污染18站次，污染比例达到98.88%。

对各月份各站位污染程度统计图（图2、图3），大部分站位为重污染和严重污染，其中MS06 和SY06站位污染程度较为严重。MS07和MS08站位相对污染程度较低，可能与它们均为大闸，水体交换较多有关。全年各个月份中，2017年2月相对污染程度较低，与水体中的营养盐含量下降溶解氧升高有关。

图2 污染程度频次按月统计图

图3 污染程度频次按站位统计图

3 结论

1）全年各站位中，MS08站位的水深和透明度普遍高于其他站位，盐度在MS01站位最高。悬浮颗粒物浓度在MS06站位最高，但MS08站位在2017年2月显著大于其他月份，可能受其他污染来源影响。叶绿素a 浓度则在SY06站位相对高于其他站位。营养盐方面，SY03站位的总无机氮、NO3-N 和SiO3-Si 浓度高于其他站位。MS04站位的NO2--N 浓度相对高于其他站位。

2）整体而言，梅山片区入湾河流水质优于上阳片区（SY）和春晓片区（CX），主要体现在水深、透明度和盐度基本呈现梅山片区大于上阳片区和春晓片区。叶绿素a、营养盐则均呈现上阳片区大于梅山片区和春晓片区。

3）季节变化而言，片区水体温度、叶绿素a 浓度均呈现冬季最低，后逐渐上升。溶解氧呈现冬季最高。盐度在上阳片区和梅山片区均呈现先下降后上升，春季最低，明月湖片区则在夏季下降。水深和透明度在上阳和梅山片区季节变化不大，而明月湖片区则逐渐下降。梅山和上阳片区pH 均逐渐上升，春季最大，后下降，而明月湖片区则表现为秋、冬、春三季变化不大，夏季升高。悬浮颗粒物浓度在梅山和上阳片区季节变化不大，在明月湖片区波动较大，冬季最小，春季最大。

4）对河流的单因子评价得出，15条入湾河流闸门口水质基本为劣Ⅳ类水质，主要污染因子为总无机氮和活性磷酸盐。对各月份各站位的综合污染指数评价得出，梅山湾入湾河流污染程度较为严重，大部分站位为重污染和严重污染，其中MS06和SY06站位污染程度较为严重。

5）梅山湾两岸闸门口附近以农田和养殖塘为主，针对梅山湾流域15条入湾河流水质较差的现状，其流入会造成梅山湾的污染，需严格控制入湾河流的开闸放水时间，减少氮、磷营养盐的输入。